Question

2．某化學(xué)小組進(jìn)行了關(guān)于“活潑金屬與酸反應(yīng)”的實驗，得出了一些有趣的想法，請你幫助他們，完成一些判斷．將5.4g鋁片投入500mL 0.5mol•L^-1的硫酸溶液中，下圖為反應(yīng)產(chǎn)氫速率與反應(yīng)時間的關(guān)系圖．
（1）關(guān)于圖象的描述不正確的是③．
①a→c段產(chǎn)生氫氣的速率增加較快可能是表面的氧化膜逐漸溶解，加快了反應(yīng)的速率
②a→c段產(chǎn)生氫氣的速率增加較快可能是該反應(yīng)放熱，導(dǎo)致溫度升高，加快了反應(yīng)
③c以后，產(chǎn)生氫氣的速率逐漸下降可能是鋁片趨于消耗完全
（2）書寫O→a段所對應(yīng)的離子方程式Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O．
（3）若其他條件不變，現(xiàn)換用500mL1mol•L^-1鹽酸，產(chǎn)生氫氣速率普遍較使用500mL 0.5mol•L^-1硫酸的快，可能的原因是②④
①鹽酸中c（H⁺）的濃度更大  ②Cl^-有催化作用  ③SO₄^2-有催化作用  ④SO₄^2-有阻化作用  ⑤Al³⁺有催化作用
（4）根據(jù)所學(xué)，若要加快鋁片與硫酸溶液制H₂的反應(yīng)速率，小組成員提出一系列方案，比如：①加入某種催化劑；②滴加少量CuSO₄溶液；③將鋁片剪成100條；④增加硫酸的濃度至18mol/L；⑤加入蒸餾水；⑥加入少量KNO₃；⑦升高溫度．
其中，你認(rèn)為不合理的方案有④⑤⑥，并請你再補(bǔ)充一種合理方案，填入空白⑦處．

Answer 1

分析 （1）5.4gAl的物質(zhì)的量為0.2mol，500mL 0.5mol•L^-1的硫酸溶液中含硫酸的物質(zhì)的量為0.25mol，Al過量，硫酸反應(yīng)完全，由圖可知，開始不生成氫氣，為氧化鋁與硫酸的反應(yīng)，然后Al與硫酸反應(yīng)生成氫氣，開始溫度較低，由于反應(yīng)放熱，則溫度升高反應(yīng)速率加快，之后氫離子濃度減小，則反應(yīng)速率減��；
（2）O→a段無氫氣產(chǎn)生，是鋁片表面的氧化膜與鹽酸反應(yīng)生成鹽和水；
（3）其他條件不變，現(xiàn)換用500mL 1mol•L^-1鹽酸，產(chǎn)生氫氣速率普遍較使用500mL 0.5mol•L^-1硫酸的快，氫離子濃度相同，只能是氯離子和硫酸根的作用；
（4）影響該化學(xué)反應(yīng)速率的因素可能是溫度、濃度、接觸面積、原電池、催化劑等．

解答 解：（1）5.4gAl的物質(zhì)的量為：0.2mol，500mL 0.5mol•L^-1的硫酸溶液中含硫酸的物質(zhì)的量為：0.5mol/L×0.5L=0.25mol，Al過量，硫酸反應(yīng)完全，
①曲線a→b段產(chǎn)生H₂加快可能是表面的氧化膜逐漸溶解，加快了反應(yīng)速率，故①正確；
②曲線由a→c段，產(chǎn)生氫氣的速率增加較快的主要原因為該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度升高，反應(yīng)速率加快，故②正確；
③曲線由c以后，產(chǎn)生氫氣的速率逐漸下降的主要原因為氫離子濃度減小，反應(yīng)速率減小，故③錯誤；
故答案為：③；
（2）O→a段無氫氣產(chǎn)生，是鋁片表面的氧化膜與鹽酸反應(yīng)生成鹽和水，反應(yīng)離子方程式為：Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O，
故答案為：Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O；
（3）其他條件不變，現(xiàn)換用500mL 1mol•L^-1鹽酸，產(chǎn)生氫氣速率普遍較使用500mL 0.5mol•L^-1硫酸的快，氫離子濃度相同，只能是氯離子起了催化作用或SO₄^2-有阻化作用（使反應(yīng)變慢），
故答案為：②④；
（4）①加入某種催化劑，可以加快反應(yīng)速率，故①正確；
②加入硫酸銅溶液，Al能夠置換出銅，形成鋁銅原電池，加快反應(yīng)速率，故②正確；
③將鋁片剪成100 條，增大了反應(yīng)物的接觸面積，反應(yīng)速率加快，故③正確；
④硫酸的濃度至18mol/L時，Al在其中會鈍化，故④錯誤；
⑤加入蒸餾水，降低氫離子濃度，反應(yīng)速率減慢，故⑤錯誤；
⑥加入少量KNO₃ 溶液，溶液中氫離子與硝酸根離子和Al反應(yīng)生成NO，不生成氫氣，故⑥錯誤；
還可升高溫度，加快鋁片與硫酸溶液制H₂的反應(yīng)速率；
故答案為：升高溫度；④⑤⑥．

點(diǎn)評 本題考查了化學(xué)反應(yīng)速率的影響因素，為高頻考點(diǎn)，題目難度中等，側(cè)重于學(xué)生的分析能力的考查，注意根據(jù)圖象分析理解隨反應(yīng)進(jìn)行影響反應(yīng)速率的主要因素，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析能力及化學(xué)實驗?zāi)芰Γ?/p>